灰铸铁机械性能与孕育程度的综合规律研究
铸造合金及制备工艺-灰口铸铁
C型石墨示 意图：粗大 的块片状， 对灰口铸铁 基体的破坏 作用大，该 型灰口铸铁 的强度很 低。
实际灰口铸铁中的C型石墨
C型石墨的深腐蚀扫描电镜照片
D型石墨示 意图：过冷 石墨或晶间 石墨，分布 在枝晶间， 无方向性。
实际灰口铸铁中的D型石墨
D型石墨的深腐蚀扫描电镜照片
E型石墨示意 图：枝晶间 石墨，分布 呈一定的方 向性，降低 了灰口铸铁 的强度。
2.2.2.1 石墨对灰口铸铁性能的影响 石墨的结构 石墨是碳的结晶体，属于层状晶体，晶格为 密排六方，如下图所示。
石墨的晶体结构
石墨的基面（C面）由正六角形的环作 为基本排列单位，每层面内原子靠共价 键结合，层面之间靠范德瓦尔斯力结合 （分子间力），约为层面内原子结合力 的1/10。 由于石墨层面内和层面之间的结合力不 同，结晶学 [10 1 0] 方向的导电、导热率 及力学性能都大大高于垂直于基面方向 (即结晶学[0001]方向)的性能。
实际灰口铸铁中的E型石墨
E型石墨的深腐蚀扫描电镜照片
石墨对灰口铸铁减震性的影响 灰口铸铁中存在大量的石墨片，阻止了震 动波的传播，将震动能转变为热能而消 散，所以，灰口铸铁中的石墨数量越多、 尺寸越大，即灰口铸铁的牌号越低，灰口 铸铁的减震性越好。
石墨对灰口铸铁减摩性的影响 石墨数量要适中，过少则润滑作用不 够，过多则基体割裂严重，增加磨损； 石墨大小要适中，过小则使润滑不 良，过大则割裂基体严重，增加磨损； 珠光体基体上分布着中等大小的石墨 可以提高灰口铸铁的减摩性。
石墨的力学性能低 比重轻，密度为3.25g/cm3 ，约为铁的 三分之一，3wt%的石墨析出时会形成约 10%的体积； 强度低， σb ＜20MPa； 伸长率低，δ ≈ 0%； 硬度低，HB≈3
Si_C比对灰铸铁组织和性能的影响
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密烘铸铁
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’*) +,-. 比对灰铸铁切削性能的影响
普通灰铸铁件表面因激冷 ! 会形成一层坚硬的表 层 " 而这一层往往是所留机械加工余量 !给加工带来很 大不便 ! 特别是普通灰铸铁因激冷容易出现白口 !尤其 边角处 ! 往往要退火后才能加工 ! 有时甚至报废 ! 给生 产造成困 难 " 高 ’()* 比铸 铁件就不会 有这种情况 发 生 ! 即使很薄的飞边也无白口 ! 铸件的薄壁和尖角等易 形成白口的部位 ! 也可完全获得灰口组织E&&F" 这是因为 高 ’()* 比铸铁件的表层存在一层很薄的铁素体层 ! 该 层铁素体的存在使高 ’()* 比的铸铁件表层硬度低 ! 故 可改善切削加工性能 !而又不影响使用性能 " 有学者E<F 进行了切削性对比试验 " 结果表明 ! 加工高 ’()* 比铸 铁件的刀具磨损量少 ! 比普通灰铸铁小 "%L 还多 ! 而 且在切削加工中刀具运行平稳 #排屑流畅 # 噪音也小 "
铸件硬度灰铸铁硬度简介
铸件硬度灰铸铁硬度简介灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形态存在。
生产优质铸件，控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。
孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。
良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织，从而保证铸件的力学性能和加工性能。
在液态铸铁中加入孕育剂，可以形成大量亚显微核心，促使共晶团在液相中生成。
接近共晶凝固温度时，生核处首先形成细小的石墨片，并由此成长为共晶团。
每一个共晶团的形成，都会向周围的液相释放少量的热，形成的共晶团越多，铸铁的凝固速率就越低。
凝固速率的降低，就有助于按铁－石墨稳定系统凝固，而且能得到A型石墨组织。
一孕育处理的作用灰铸铁的力学性能在很大程度上取决于其显微组织。
未经孕育处理的灰铸铁，显微组织不稳定、力学性能低下、铸件的薄壁处易出现白口。
为保证铸件品质的一致性，孕育处理是必不可少的。
铸铁孕育处理所用的孕育剂，加入量很少，对铸铁的化学成分影响甚小，对其显微组织的影响却很大，因而能改善灰铸铁的力学性能，对其物理性能也有明显的影响。
良好的孕育处理有以下作用：◆消除或减轻白口倾向；◆避免出现过冷组织；◆减轻铸铁件的壁厚敏感性，使铸件薄、厚截面处显微组织的差别小，硬度差别也小；◆有利于共晶团生核，使共晶团数增多；◆使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能。
孕育良好的铸铁流动性较好，铸件的收缩减少、加工性能改善、残留应力减少。
二．灰铸铁的显微组织灰铸铁的力学性能决定于其基体组织和片状石墨的分布状况。
灰铸铁的力学性能主要取决于其基体组织，为了得到高强度，希望基体组织以珠光体为主、尽量减少铁素体含量。
如果铁素体量过多，不仅导致铸铁的强度低，而且加工时会使刀具过热，显著降低刀具的寿命。
与球墨铸铁不同，对灰铸铁不可能有延性和韧性的要求，只要求其强度，所以一般都以珠光体含量高为好。
灰铸铁中的石墨片，有切割金属基体、破坏其连续性、使其强度降低的作用。
铸铁硬度
承压设备论坛•论坛•搜索•个人家园•商务Beta•财富中心•社区银行（测试）•导航•帮助•热门标签•论坛任务承压设备论坛» 机械加工» 热成型资料共享区» 影响缸体用灰铸铁加工性能的因素家园内有很多游戏，欢迎大家一起玩商务系统—欢迎测试返回列表回复发帖论坛守护神超级版主UID1#打印字体大小: t T发表于 2008-9-7 13:20 | 只看该作者[文章]影响缸体用灰铸铁加工性能的因素缸体, 铸铁, 性能, 因素, 加工缸体, 铸铁, 性能, 因素, 加工近年来，随着中外技术合作的加强，在许多中外合资厂中都出现了缸体灰铸铁件的力学性能，金相组织与国外的铸件相当，都符合要求，但加工时刀具磨损要比进9帖子7350 精华3积分13198 承压币127985 威望10 经验27 技术112 口灰铸件严重的多的现象。
这严重影响了缸体铸件的国国产化。
如某一铸造二厂在对自己生产的捷达车发动机缸体铸件进行加工时发现，在相同的刀具和加工工艺的条件下，其刀具磨损是国外同类铸件刀具磨损的10倍。
铸件的加工性能可以切削力，刀具磨损和表面光洁度等方面考虑。
影响灰铸件的加工性能的因素是多方面石墨的形态和含量，合金元素，微量元素和铸造工艺等都对灰铸铁件加工性能有很大影响。
1 碳元素对灰铁加工性能的影响灰铸铁件的理想组织为：均匀分布，中等大小的A型石墨；均匀分布中等或中细的珠光体基体；尽可能少的夹杂物颗粒；尽可能少的游离分布的渗碳体和磷共晶；材质纯净。
首先石墨的形态，数量及分布形式对灰铸件的加工性能有很大的影响。
石墨既是灰铸铁中的软相，又对加工刀具有润滑作用并且石墨的量多时有利于裂纹的扩展和切屑的断裂。
因此，石墨量多有助于改善灰铸铁的加工性能，即在保证牌号的条件下，提高石墨含量是促成灰铸伯加工性能提高最直接最有效方式。
缸体的碳当量高，石墨量多，这也是进口缸体比国产缸体加工性能好的原因之一。
面在铸件中方根以石墨和碳化物两种形式存在，碳的存在形式也影响加工性能。
高强度灰铸铁熔炼技术发展趋势及最新研究成果
使用 的是 高 纯生铁 也 被证 明是落 后 的 ， 它是 熔化 设 备 和熔炼 丁 艺落 后 的双 重体 现 。 同时需 要说 明 ， 大 量使 用废 钢 增碳 工艺 提 高灰 铸铁 性 能 ， 其铁 液 的收
缩 和 白口倾 向反 而降低 ， 就是增 碳 的功劳 。 进入 新世 纪 ， 铸铁 的研 究 进 入 了一个 新 的活 灰 跃期 。许 多 新技 术 、 ｒ 的开 发应 用 为灰 铸铁 材 新一 艺
随着 重 型 卡 车 功率 的不 断 提 高 和 节 能 减 排 指 标 的更 加严 格 ， 柴油 发动 机 缸体 缸盖 正 在 向更 高 强
度 发展 ， 料 已从 Ｈ ２ ０发展 到 Ｈ ２ ０ 近 几 年 更 材 Ｔ０ Ｔ５ ，
收 缩倾 向并没 有 因此 增加 。
１ 灰铸 铁 熔 炼技 术 简要 回顾 及 发展 趋
向 ，减少灰铸铁 的断面敏感性 ，改善石墨形态 ，提高材料性能 。指 出随着熔炼 ＿艺水平的提高和铁 液炉前处理技术的创新 ， ｒ
Ｈ ３０材 料 已产 业 化 应 用 ， Ｔ ５ 及 更 高 牌 号 的 灰 铸铁 材 料 也 已经 能够 达 到 。 Ｔ０ Ｈ ３０ 关键 词 ： 铸 铁 ； 强 度 ； 灰 高 冲天 炉一 感 应 炉 双 联 ； 应 炉增 碳 感
是要 求 Ｈ ３０ Ｔ ０ 。更 高牌号 的灰 铸铁材 料被 多数人认 为并 不适 合 生产 缸体 缸 盖这 类复 杂 铸件 ， 如有 需 求 可能会 被蠕 墨铸铁 所替 代 。然 而 ， 许多 研究 表 明 ， 如
能采 取先 进 的熔 炼工 艺 以及 先进 的铁 液 处理 技 术 ， 灰铸 铁 的强度 性 能仍 有大 幅提高 的潜 力 ， 铁 液 的 而
改善灰铸铁断面敏感性及提高铸件品质的研究
中 图分类 号 ： ＴＧ２ １ ５ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０８ ６ （０ ２ ０ —２ ６０ １ ０ ．３ ５ ２ ０ ） ５０ ８ —２
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研究灰铸 铁断面 敏感 性 的方 法许 多 ， 研 究锑 对 如
灰 铸铁 断 面 敏 感 性 的 影 响 ， 究 用 Ｒ Ｃ 研 Ｅ ａ和 Ｒ ａ ａ ＥＣ Ｂ
理 为 一 体 ， 善 铸 件 断 面 敏 感 性 等 ， 然 取 得 了较 好 的 改 虽 成 效 ， 成 本 高 。 从 整 个 熔 炼 过 程 看 ， 于 所 出 现 的铸 但 对 造 缺 陷 如 何 控 制 没 有 更 多 的 涉 及 。 如 何 提 高 铸 件 品 质， 寻找 经 济 、 用 的 方 法 ， 试 验 研 究 的 中心 问题 。 实 是 以 大 厚 皮 带 轮 为 研 究 对 象 ， 验 收 标 准 为 硬 度 其
灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关
灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关要点:1、炭素行业龙头,积极实施战略转型。
公司是我国炭素企业的龙头,是全国唯一的新型炭砖生产基地,产能位居亚洲第一、世界第三,但国内企业产品主要还是集中于普通功率石墨电极和炭砖等传统炭素领域。
为了适应钢铁等行业结构调整的要求并将公司打造成复合型炭素制品研发和生产基地,近年来公司加快了产品结构调整并在核石墨、纳米炭材料、特种石墨、碳纤维、石墨导热片等产品领域取得突破。
2、针状焦项目将进一步完善公司产业链。
由于顶级特殊钢必须使用以优质针状焦生产的超高功率石墨电极冶炼才能得到,而针状焦的生产工艺仅由美国、英国和日本所掌握,所以,长期以来我国针状焦主要依赖进口,不仅成本高昂而且供应不稳定,严重制约了国内超高功率石墨电极的产量。
目前公司自身每年对针状焦的需求已达到近10万吨左右,但进口供应不稳定在很大程度上阻碍了公司产品结构的优化升级。
通过努力,公司已成功研制出了油系针状焦,经中试小批量试制出了符合要求的超高功率石墨电极,现已具备进入规模化生产阶段的基本条件。
公司拟通过非公开发行投资建设10万吨/年油系针状焦项目,项目建成后将满足公司自身的需要,从而进一步完善公司的产业链。
3、特种石墨业务将支撑公司未来业绩增长。
特种石墨被广泛应用于半导体、光伏太阳能、电火花及模具加工、核能、冶金、航天等众多领域,但国内特种石墨的市场供给明显不足。
公司拟通过非公开发行投资建设3万吨/年特种石墨制造与加工项目,预计该项目将于2014年建成投产,由于特种石墨售价为10万元/吨左右,而毛利率更是高达50%-60%,所以3万吨/年特种石墨项目投产后将支撑公司未来业绩增长空间。
4、钢市有望回暖,铁精粉依旧是公司的现金牛业务。
公司铁精粉产能100万吨/年,毛利率一直在50%甚至60%以上,铁精粉业务的收入占比只有30%左右但利润占比却达到50%以上,可以说铁精粉业务是公司的现金牛业务。
尽管全球经济疲软降低了建筑业和制造业对钢铁的需求,但目前钢铁价格已经跌破了很多钢铁企业的成本价,随着铁工基等各项刺激政策的出台,预计2013年钢铁市场有望逐步回暖,铁精粉业务对公司业绩的贡献有望维持稳定。
灰铸铁的焊接性及焊接工艺研究的国内外现状和发展趋势
灰铸铁的焊接性及焊接工艺研究的国内外现状和发展趋势灰铸铁是一种常见的铸造材料，在机械和建筑行业广泛应用。
由于其易于加工和成本低廉的优点，灰铸铁被广泛应用于制造各种机械零件和机床，并且通常用于建筑行业中的排水管道和其他需要耐腐蚀的结构部件的制造。
然而，由于灰铸铁的化学成分和物理结构复杂，因此其焊接性能显得尤为重要。
本文将旨在探讨灰铸铁的焊接性及焊接工艺研究的国内外现状和发展趋势。
首先，灰铸铁的焊接性不高是公认的事实。
这是由于灰铸铁的铸造过程中包含了大量的夹杂物和气孔，比如石墨和针状金属硅，使其焊接难度加大。
针状金属硅是灰铸铁起强度的关键元素之一，但同时对导电性和热传导性能产生负面影响。
同时，灰铸铁的热膨胀系数较高，且易于开裂。
由于这些特殊的物理和化学属性，灰铸铁的焊接通常较困难，远比钢、铝、铜、铜合金等其他可焊接材料更为困难。
为了实现更好的焊接结果，必须了解灰铸铁的特性以及已发展的各种焊接过程。
其次，国内外普遍采用的几种灰铸铁焊接方法是氧焊、电弧焊和氩弧焊。
氧焊和电弧焊方法已经使用了很长一段时间并且已经有了较多的成功实例，但是它们的缺点是需要使用非常高的焊接温度，因此会引起材料结构的变化和组织的变形。
此外，氧焊和电弧焊法的焊缝强度都比较低，且容易出现裂纹。
而氩弧焊则具有更好的焊接性能，由于使用的焊接温度相对较低，组织和结构的变化也相对较小，因而具有更好的焊接品质。
氩弧焊的优点是焊缝表面光滑、强度高、密封性能好、成本低廉等，但它仍受到其液态金属热扩散率大、追焊性不好的影响。
第三，当前的国内外研究趋势主要是开发能够有效提高灰铸铁焊接强度和稳定性的新型材料和焊接工艺。
比如，一些国内研究者尝试添加表面活性剂等物质来降低灰铸铁的表面张力，同时结合适当的预加热，能够在氩弧焊过程中实现更高的焊接效果。
另一方面，在工业应用领域，一些企业也在探索发展更稳定和经济的焊接解决方案。
比如，大量采用的是先将灰铸铁材料的表面用钻头予以预处理，提高其表面的光泽度和平坦度，并结合在氩气环境中进行的等离子弧焊/激光焊等高温焊接技术，以实现灰铸铁的焊接。
金属工艺学课后习题答案
P（2）一般情况下，车削的切削过程为什么刨削、铣削等平稳？对加工有何影响？答：1.除了车削断续表面外，一般情况下车削过程是连续进行的，不像铣削和刨削，在一次走刀过程中刀齿有多次切入和切出，产生冲击；2.当车几何形状、背吃刀量和进给量一定时，切削层公称横街表面积是不变的；因此车削时切削力基本上不发生变化；3.车削的主运动为工件回转，避免了惯性力和冲击的影响；所以车削过程比铣削和刨削平稳。
连续切削效率高，表面粗糙度等级高，加工精度也高；断续切削效率低，表面粗糙度等级低，加工精度也低。
（14）铣削为什么比其他加工容易产生振动？答：铣刀的刀齿切入和切出时产生冲击，并将引起同时工作刀齿数的增减，在切削过程中每个刀齿的切削层厚度hi随刀齿位置的不同而变化，引起切削层截面积变化，因此在铣削过程中铣削力是变化的，切削过程不平稳容易产生振动。
（19)磨削为什么能达到较高的精度和较小的表面粗糙度值？答：1.磨粒上较锋利的切削刃，能够切下一层很薄的金属，切削厚度可以小刀微米；2.磨削所用的磨床，比一般切削加工精度高，刚度及稳定性较好，并且具有微量进给机构，可以进行微量切削；3.磨削时切削速度很高，当磨粒以很高的切削速度从工件表面切过时，同时有很多切削刃进行切削，每个磨刃仅从工件上切下极少量的金属，残留面积高度很小，有利于形成光洁表面。
(2）试决定下列零件外圆卖面的加工方案：1.紫铜小轴，φ20h7，Ra值为0.8um；粗车→半精车→精车2.45钢轴，φ50h6,Ra值为0.2um，表面淬火49-50HRC。
粗车→半精车→淬火→低温回火→粗磨→精磨（3）下列零件上的孔，用何种方法加工比较合理？1.单件小批生产中，铸铁齿轮上的孔，φ20H7，Ra值为1.6um；钻→粗镗→半精镗2.大批大量生产中，铸铁齿轮上的孔，φ50H7，Ra值为0.8um；钻→扩→拉3.高速三面刃铣刀的孔，φ27H6，Ra值为0.2um；钻→粗镗→粗磨→半精磨4.变速箱体上传动轴的轴承孔，φ62J7，Ra值为0.8um。
高强灰铸铁切削加工性能的研究
高强灰铸铁切削加工性能的研究
高强灰铸铁的组织结构一般由灰口铁基体和珠光体组成。
其中灰口铁基体为铁素体基体，可提高铸件的强度和硬度。
珠光体则是铁素体上长大的板状或球状石墨，能够缓解应
力集中，提高铸件的韧性和耐磨性。
根据珠光体形态不同，高强灰铸铁可分为薄壁珠光体、粗壁珠光体和混合珠光体等类型。
其中薄壁珠光体铸件的硬度和强度较高，但韧性差。
而
混合珠光体铸件具有较好的综合性能。
高强灰铸铁的力学性能中，抗拉强度和硬度较高，但塑性和韧性较差，容易造成切屑
粘结和刀具磨损，影响加工效果。
另外，高强灰铸铁的切削特性较差，主要表现为热膨胀
系数小、导热系数低、切削力大、切屑难以破碎等。
这些特点使刀具更容易磨损，加工精
度易受到影响，对加工操作人员也提出了更高的要求。
针对高强灰铸铁的切削加工，有一系列改善方法可供选择。
首先，采用优质的刀具材料，如超硬材料或超细晶材料等，可提高切削效率和加工精度。
其次，对刀具进行表面处理，如镀层或涂层等，可降低切削力和延长刀具寿命。
同时，对切削工艺的选择和优化也
至关重要。
例如，采用高速切削、切割液冷却等切削方式，可减少切削热量的积累，降低
刀具磨损。
另外，定期检查和维护切削设备，调整刀具参数，对提高工艺稳定性和切削质
量也有重要作用。
综上所述，高强灰铸铁的切削加工性能受多方面因素制约，需要针对其特点和不足加
以分析和改进。
通过优化刀具材料、表面处理、切削工艺等手段，可以有效提高加工效率
和精度，为高强灰铸铁的实际应用提供更好的保障。